淺談?chuàng)Q熱器在化工工藝中的作用

高 忍 / 上海三鼎工程技術(shù)咨詢有限公司

淺談?chuàng)Q熱器在化工工藝中的作用

高 忍 / 上海三鼎工程技術(shù)咨詢有限公司

隨著經(jīng)濟(jì)體量的快速增長，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的逐步升級，化工工業(yè)自身的生產(chǎn)能力與創(chuàng)新能力得到長足進(jìn)步，適應(yīng)了經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下，化工生產(chǎn)現(xiàn)代化的基本需求。換熱器作為化工工藝體系的重要構(gòu)成，在熱量傳導(dǎo)，營造反應(yīng)環(huán)境方面發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。文章以換熱器為研究中心，從多個角度出發(fā)，對換熱器在化工工藝的中作用進(jìn)行全面分析，以期為后續(xù)換熱器在實際應(yīng)用中的科學(xué)高效準(zhǔn)備了條件。

化工工藝 ；換熱器 ；作用 ；分析

前言

化工企業(yè)作為特殊的產(chǎn)業(yè)部門其對生產(chǎn)環(huán)境、溫度條件以及操作手段等都有著較為嚴(yán)格的要求。為了有效滿足化工生產(chǎn)的客觀條件，為不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)提供適宜的反應(yīng)條件，各個企業(yè)不斷進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化與升級，通過技術(shù)優(yōu)勢的發(fā)揮，推動化工生產(chǎn)過程中各個環(huán)節(jié)的有序進(jìn)行[1]。換熱器作為一種溫度調(diào)節(jié)控制設(shè)備，在化工生產(chǎn)活動中發(fā)揮著基礎(chǔ)性的作用，從實際情況來看，現(xiàn)階段我國大多數(shù)化工企業(yè)對于換熱器的經(jīng)濟(jì)價值以及使用要點在認(rèn)知上存在著一定的誤區(qū)，導(dǎo)致?lián)Q熱器無法真正發(fā)揮在化工生產(chǎn)中的溫度調(diào)控作用。文章在對換熱器進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對其在化工工藝中的作用進(jìn)行全面分析，深化技術(shù)人員的認(rèn)知，為化工生產(chǎn)活動塑造起適宜的反應(yīng)環(huán)境，推動化工生產(chǎn)活動的安全、穩(wěn)定進(jìn)行。

1.換熱器概念與類型分析

對換熱器概念與類型的客觀分析，技術(shù)人員能夠從換熱器的工作原理以及工作環(huán)境的層面出發(fā)，對換熱器形成一個較為全面的認(rèn)知，為換熱器在化工工藝中作用研究工作的開展，提供了方向性的引導(dǎo)。

1.1 換熱器的概念

換熱器作為一種熱量交換設(shè)備，通過對液體環(huán)境，將實現(xiàn)熱量的高效傳導(dǎo)，因此換熱器也被稱之為熱量交換器。從功能性角度來看，換熱器具有溫度冷卻以及加熱雙重作用，換熱器的冷卻主要是由于其使用冷水或者氟利昂等物料，進(jìn)行熱量的吸收與傳導(dǎo)；換熱器的加熱側(cè)主要通過換熱器殼程或管程中使用水蒸氣、導(dǎo)熱油等加熱機(jī)制來實現(xiàn)。正是通過換熱器特殊的空間結(jié)構(gòu)以及相關(guān)材料才保證換熱器在化工工藝中的科學(xué)高效應(yīng)用，充分發(fā)揮其在生產(chǎn)中的積極作用。

1.2 換熱器的類型

近些年來，隨著我國化工工藝的快速發(fā)展，換熱器更新迭代的速度日益增加，呈現(xiàn)出不同的多樣化趨勢，對換熱器類型的分析，明確不同換熱器不同的工作特點，為換熱器在化工工藝中作用分析提供了極大的便利。現(xiàn)階段我國換熱器可以大致劃分為再沸器、分凝器、蒸發(fā)器、過熱器以及廢熱鍋爐等幾種類型，再沸器主要應(yīng)用于蒸餾階段，實現(xiàn)了對蒸發(fā)過程中殘留物的有效處理，其可以大致劃分為熱虹式再沸器、動力循環(huán)式再沸器等集中再沸器，再沸器對于生產(chǎn)工程中熱量的吸收有著十分關(guān)鍵性的作用[2]。分凝器主要負(fù)責(zé)蒸餾塔頂部物料的冷凝環(huán)節(jié)，可以實現(xiàn)不同環(huán)節(jié)的冷卻需求，并且實現(xiàn)了分離的目的，確保了熱量的有效傳遞；蒸發(fā)器主要用于化工工藝各個環(huán)節(jié)中溶液內(nèi)部的水分進(jìn)行蒸發(fā)處理，控制溶液濃度，為后續(xù)化工工藝生產(chǎn)活動的進(jìn)行提供了便利；過熱器銜接與蒸發(fā)器之后，對飽和蒸汽進(jìn)行持續(xù)性加熱，保障整體反應(yīng)環(huán)境；廢熱鍋爐能夠憑借自身的結(jié)構(gòu)功能，對高溫物料進(jìn)行回收，并對溫度較低的液體進(jìn)行加熱處理。

2.換熱器在化工工藝中的作用

換熱器在化工工藝中作用的研究，需要從多個角度出發(fā)，結(jié)合換熱器的基本類型與特點，對不同環(huán)節(jié)中換熱器在化工工藝中的作用進(jìn)行厘清，為化工工藝在實踐中的科學(xué)高效應(yīng)用做好充足的條件。

2.1 換熱器傳熱量大時的作用

換熱器在熱量傳導(dǎo)較大的情況下，具有較為明顯的優(yōu)勢，換熱器通過自身結(jié)構(gòu)以及各類材質(zhì)，對化工工藝不同的環(huán)節(jié)的熱量進(jìn)行科學(xué)處理，保證熱量在短時間的快速傳輸，將反應(yīng)溫度控制在合理的范圍內(nèi)[3]。對現(xiàn)階段換熱器傳熱熱量大時的作用進(jìn)行分析，幫助設(shè)計人員明確設(shè)計工作的重點，并以此為基礎(chǔ)，對換熱器的傳熱面積與傳熱系數(shù)進(jìn)行對比，使得換熱器的作用得到充分發(fā)揮。同時在進(jìn)行換熱器使用的過程中，需要對傳熱系數(shù)以及傳熱面進(jìn)行分析，使得換熱器的作用得到充分發(fā)揮，確保熱量傳導(dǎo)在短時間內(nèi)的實現(xiàn)，例如通過對管殼換熱器以及板式換熱器的傳熱系數(shù)以及傳熱面積進(jìn)行對比，可以發(fā)現(xiàn)管殼換熱器的傳熱面積大約可以達(dá)到110m2，板式換熱器的傳熱面積則可以達(dá)到260m2，而板式換熱器在熱量傳遞方面具有較大的優(yōu)勢，因此在實際使用的過程中普遍使用板式換熱器，滿足傳熱量大時，對于換熱器的基本要求。

2.2 結(jié)合溫度和壓力的作用

換熱器在化工工藝使用階段，實現(xiàn)了對溫度與壓力有效銜接，減少化工產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程中，化學(xué)工藝對于溫度與壓力的客觀要求，促進(jìn)化學(xué)生產(chǎn)加工活動的順利開展。例如對板式換熱器、板翅式換熱器與管殼式換熱器進(jìn)行橫向?qū)Ρ龋迨綋Q熱器對于150℃的化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)有著較強的調(diào)節(jié)作用；板翅式換熱器則較為適用于-200℃-150℃與6.0Mpa的溫度與壓力環(huán)境之中，基本上滿足大多數(shù)化工工藝生產(chǎn)需求；管殼式換熱器則能夠適用450℃以及35Mpa的溫度與壓力環(huán)境。通過橫向?qū)Ρ?，可以發(fā)現(xiàn)管殼式在溫度與壓力環(huán)境下，其作用得以充分發(fā)揮，有效滿足化工工藝對于環(huán)境條件的要求[4]。同時管殼式換熱器具有制作成本低以及維護(hù)費用少的特點，因此在現(xiàn)階段化工生產(chǎn)過程中扮演著關(guān)鍵性的作用，成為我國換熱器使用的主流。

2.3 換熱器在大面積傳熱時中作用

化工產(chǎn)業(yè)在實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)，與大熱量傳導(dǎo)有所差異，對于大面積傳熱有著較為特殊的要求。從實際情況來看，在化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)一旦需要進(jìn)行大面積的熱量傳導(dǎo)，上文所提及的管殼式換熱器、板式換熱器、板翅式換熱器等幾種常見的換熱器就難以滿足實際的化工工藝操作的客觀要求。為了進(jìn)一步發(fā)揮換熱器在大面積傳熱中的積極作用，需要結(jié)合大面積傳熱過程中對于熱量的基本要求，選取空氣冷卻器這種換熱器，實現(xiàn)大面積傳熱過程中對于換熱器工作機(jī)理與結(jié)構(gòu)的基本需求?？諝饫鋮s器在進(jìn)行大面積傳熱的過程中，憑借自身的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，使其能夠適應(yīng)高溫高壓環(huán)境下的生產(chǎn)環(huán)境，并且空氣冷卻器成本較低，實用性較強，確保了其在實踐中的廣泛應(yīng)用[5]。但是在進(jìn)行大面積傳熱的過程中，空氣冷卻器極易受到外部環(huán)境因素的影響，尤其受到溫度因素的影響較大，在實際應(yīng)用的過程中，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的處理，確?？諝饫鋮s換熱器在化工工藝中的合理化使用。

2.4 換熱器在氣相與液相熱交換模式中的作用

從實際情況來看，化工工藝在實踐的過程中，對于氣相與液相熱交換有著較為嚴(yán)苛的要求，以此保障化工生產(chǎn)活動在實踐中的順利開展?；谶@一要求，技術(shù)人員要對換熱器在氣相與液相熱交換模式中的作用進(jìn)行客觀分析，在一般情況下，為了有效增強換熱器的實際使用效率，減少不必要的資源浪費與成本支出，最大程度的發(fā)揮換熱器在氣相與液相熱交換中的作用，化工企業(yè)在氣相、液相熱交換之中普遍采取直接接觸式冷卻器，以此確保氣相與液相熱交換模式的順利進(jìn)行。同時考慮到換熱器的實際工作場景，技術(shù)人員要根據(jù)氣相、液相的差異對介質(zhì)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。

3.結(jié)語

文章從多個層面出發(fā)，對換熱器的原理與基本類型進(jìn)行分析，明確不同換熱器的不同特點，以此為基礎(chǔ)對換熱器在化工工藝中作用進(jìn)行客觀分析，理清換熱器在傳熱、溫度壓力結(jié)合、大面積傳熱中的作用，實現(xiàn)對化工工藝中換熱器作用的全面分析。

[1]王建宏.淺談?chuàng)Q熱器在化工工藝中的作用[J].民營科技，2014（3）：49-49.

[2]邢斌.淺談?chuàng)Q熱器在化工工藝中的作用[J].民營科技，2014（5）：57-58.

[3]趙小強.淺析換熱器在化工工藝中的作用[J].石河子科技，2014（3）：26-27.

[4]孫同甲.換熱器對化工工藝質(zhì)量的影響[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2016（9）：119-121.

[5]劉馳.淺談?chuàng)Q熱器在化工工藝中的作用[J].經(jīng)濟(jì)技術(shù)協(xié)作信息，2015（12）：51-52.

高忍，男，1989.05—，滿族，籍貫遼寧開原，助理工程師，本科，主要從事工藝管道設(shè)計。